第2讲多媒体计算机系统

1、2.2.1 1 多媒体计算机系统概述多媒体计算机系统概述2.2.2 2 多媒体数据存储多媒体数据存储2.2.3 3 多媒体功能卡多媒体功能卡2.2.4 4 多媒体信息多媒体信息I/OI/O设备设备2.1.1 多媒体硬件系统2.1.2 多媒体软件系统多媒体应用软件 第四层 多媒体开发工具软件 第三层 多媒体操作系统 媒体设备驱动程序 第二层 多媒体软件系统 多媒体外围设备 基本计算机硬件 第一层 多媒体硬件系统 第一层为多媒体硬件平台第一层为多媒体硬件平台第二层为多媒体核心系统软件第二层为多媒体核心系统软件第三层为开发工具系统第三层为开发工具系统第四层是应用系统平台第四层是应用系统平台功能较齐全

2、的多媒体计算机硬件系统从处理信息的流程角度来看包括输入设备、计算机主机、输出设备、存储设备等四部分。如图2-2所示为多媒体计算机硬件系统的基本组成。从处理信息的功能角度看，输入设备部分包括音频处理部分、视频处理部分及图像处理部分等。（1 1）音频处理部分）音频处理部分：负责对各种形式的音频素材识别、合成、转换等处理。一般需要模/数转换设备将录音机、话筒、电子乐器等输入的声音信息进行A/D转换、压缩等处理，另外还需要M I D I合成器、高性能的声卡、音响设备、耳机等。（2 2）视频处理部分）视频处理部分：负责各种视频素材采集、编辑，对机器速度、存储要求较高，需要的硬件设备有实时图像采集卡、录像

3、机、摄像机、ID和IV等。（3 3）图像处理部分）图像处理部分：负责各种格式的图像素材采集、编辑加工、处理，需要的硬件有静态图像采集卡、数字化仪、数码相机、触摸屏、扫描仪等。多媒体计算机主机可以是大/中型计算机，也可以是工作站，用得最多的还是微机。我们常用的多媒体个人电脑（Multimedia Personal Computer，MPC）就是具有了多媒体处理功能的个人计算机，它的硬件结构与一般常用的个人机并无太大的差别，只不过是多了一些软、硬件配置而已。一般用户要拥有MPC有两种途径：一是直接够买具有多媒体功能的PC；二是在基本的PC上增加多媒体套件而构成MPC。其实，现在用户所购买的个人电脑

4、绝大多都具有了多媒体应用功能，如Pentium系列的计算机，在进行专业级水平的媒体制作和播放已不成问题，特别是Pentium III、Pentium IV等微处理器中加入了近百条的多媒体指令，丰富了多媒体方面的处理。输出设备将内存中计算机处理后的信息以能为人或其他设备所接受的形式输出。微机上常用的输出设备有显示器、打印机、绘图机等。显示器可以用来实时显示图像、文本等，但是不能长期保存数据。而像打印机、绘图仪等可以长期保存数据。常用的存储设备有硬盘、光盘、磁带、移动存储等。多媒体信息可以用刻录机刻录成光盘保存。目前硬盘（IDE硬盘、SCSI硬盘、SATA硬盘、SAS硬盘等）的容量已极大提高，1T

5、B的硬盘已经出现，并且硬盘的转速也有很大的提升，常用的有7200转，而10000转的硬盘技术也很成熟。磁带设备凭借其成熟技术、低廉价格等优势一直是存储备份解决方案的主力军。在存储容量、速度、便携性、易操作性及性价比方面，移动存储设备体现出了明显的优势，成为存储设备中的骨干力量。多媒体软件系统按功能可分为系统软件、支持软件和应用软件三部分。系统软件是多媒体系统的核心，它一方面要控制各种媒体硬件设备协调地工作，如多媒体操作系统；另一方面提供具有综合使用各种媒体、灵活调度多媒体数据进行媒体传输和处理的能力，如多媒体设备驱动程序。多媒体支持工具软件也是我们常说的多媒体开发工具，通常包括多媒体素材准备软

6、件、多媒体著作工具软件和多媒体编程语言等。多媒体应用软件是在多媒体硬件平台上设计开发的面向应用的软件系统。1多媒体设备驱动软件2多媒体操作系统3多媒体支持工具软件4多媒体应用软件设备驱动程序是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序，相当于是硬件的接口，操作系统只能通过这个接口才能控制硬件设备工作。通过驱动程序完成对设备的初始化、设备的打开、关闭、执行内部程序等功能。一般当操作系统安装完毕后，首要的便是安装硬件设备的驱动程序。不过在大多数情况下，我们并不需要安装所有硬件设备的驱动程序，例如硬盘、显示器、光驱、键盘、鼠标、显卡、声卡等就通常不需要安装驱动程序，而扫描仪、摄像头、Modem等一般需要安

7、装驱动程序。因为不同版本的操作系统对硬件设备的支持也是不同的，版本越高的操作系统所支持的硬件设备也越多。Windows支持一组范围广泛的设备驱动程序类型。驱动程序最为广泛的分类是用户模式驱动程序和内核模式驱动程序。（1）用户模式驱动程序 虚拟设备驱动程序（VDD)）：该驱动程序用于仿真16位MS-DOS应用程序。它们把MS-DOS应用程序认为是I/O端口的引用并捕获住，并且将它们转译成原生的Window I/O函数，然后，通过这些函数传递到实际的设备驱动程序中。 打印机驱动程序（Printer Driver）：是把与设备无关的图形请求转译成与打印机相关的命令。然后这些命令通常被转达到一个内核模

8、式的端口驱动程序中，比如并行端口驱动程序或者通用串行总线打印机端口驱动程序。（2）内核模式的驱动程序 文件系统驱动程序（File System Driver）：指接受针对文件的请求，然后，通过向大容量存储设备或网络设备驱动程序发送它们自己的、更为显式的请求，以此来满足所接收到的I/O请求。 即插即用驱动程序（Plug and Play Driver）：它与硬件一起工作，并且与Windows电源管理器和即插即用管理器结合起来。它们包含了大容量存储设备、视频适配器、输入设备和网络适配器的驱动程序。 非即插即用驱动程序（Non-Plug and Play Driver）：它为用户模式的程序提供了访问

9、内核模式的服务和驱动程序的途径，并不与PnP（Play and Play）管理器或电源管理器结合在一起。这种驱动程序的例子有网络API和协议驱动程序。操作系统（Operating System，OS）是管理计算机系统资源的最重要的系统软件之一，主要进行CPU管理、作业管理、存储管理、设备管理、文件管理等，操作系统一方面改善人机界面，另一方面为其他应用软件提供支持，使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用。而多媒体操作系统作为多媒体软件的核心，则除了具有一般操作系统的功能外，还具有多媒体底层扩充模块，支持高层多媒体信息的采集、编辑、播放和传输等处理功能的系统。多媒体操作系统提供了多媒体之间的同步和

10、多媒体运行环境。目前比较常用的多媒体功能的操作系统主要有通用的多媒体操作系统、BeOS多媒体操作系统、CD-I实时光盘操作系统和手机上的多媒体操作系统。通用的多媒体操作系统中，如Windows NT/XP/2000/2003等主要适用于多媒体个人计算机，Linux、Unix适用于对稳定性、可靠性、处理性要求较高的企业用户和特殊用户，Macintosh是广泛用于苹果机的多媒体操作系统。目前普遍运行在PC上的Windows的多媒体操作系统包含的多媒体方面功能主要如下。 多媒体数据的编辑 对多媒体设备的支持 支持多媒体同步 支持多媒体通信 多媒体数据的编辑：在Windows操作系统中定义了默认的音频

11、/视频格式，包含了多媒体编辑和播放工具。例如，可以利用操作系统自带的录音机录制、混合、播放和编辑声音文档（.wav），也能够将声音文档链接或插入到另一文档中；通过音量控制程序能够使用户方便地改变声音回放、录音和语音输入时的音量调节播放音乐的效果；Windows Media Player播放器是多功能媒体播放机，利用它可以播放多种格式的媒体文件。 对多媒体设备的支持：在操作系统中不仅包括显卡、声卡、音箱/耳机和麦克风等基本硬件设备，更从系统级支持多媒体功能，如DVD支持技术、内置的DirectX多媒体驱动、与操作系统无缝连接的光盘刻录与擦写技术等，还支持其他的数字或模拟的多媒体设备，如照相机、摄

12、像机及扫描仪等，通过它们可以获取外部的信息及对外输出信息等。 支持多媒体同步：支持多媒体实时任务调度，系统不仅支持多媒体数据的多种同步方式，还能够进行多媒体设备的同步控制。 支持多媒体通信：提供网络和通信功能，使得接入局域网或互联网的计算机间进行多媒体数据的传输。如电子邮件、图片的传输、网上信息的检索及流媒体的获取等。1996年11月，Be. Inc公司首次推出能在Mac上运行的操作系统，这就是BeOS。BeOS是专门用于多媒体处理的多媒体操作系统，它采用先进的64位文件系统，支持多处理器，其多媒体性能异常优越。下面介绍一些BeOS操作系统的多媒体功能。 全图形结构使得BeOS是真正具有图形界

13、面的操作系统，对提高稳定性和运行效率都很有帮助。 BeOS拥有众多功能强大的多媒体软件。其中有Media Player、CD Burner、CDPlayer、MIDIPlayer等。当然也有一些专业的多媒体软件能够运行在BeOS环境中。 BeOS使用了64位先进的文件系统，由于进行多媒体制作时需要进行大规模的数据交换，而64位的文件系统使其运行得更高效。 BeOS能够支持多处理器。由于多媒体制作对系统的存储设备和处理器能力都是一个较大的考验，采用多处理器无疑能够大幅度提高工作效率，完成多媒体制作的高负荷工作。 完备的网络功能。BeOS能够提供WWW、FTP、E-mail、Telnet等网络服务

14、。CD-I实时光盘操作系统CD-RTOS（Compact Disc-Real Time Operating System）是指在特定的交互式多媒体系统中使用的操作系统。CD-I（Compact Disc-Interactive）系统是由Philips和Sony公司设计制造的光盘交互式多媒体计算机系统。当时家电商品制造厂家瞄准家庭用户，设计制造了电视计算机（Teleputer）型多媒体计算机系统。它以价格低、存储量大（650MB/片盘）的CD-ROM作为数字信息的存储媒体，配上Motorola公司生产的68系列CPU微机系统，组成了CD-I系统。在CD-I多媒体系统中，为了支持多种数据媒体和支持

15、多种输入和输出设备，以实现多媒体计算机系统的功能，专门研制出一种多任务实时操作系统，亦即CD-RTOS，该操作系统用来控制整个系统的硬件和其他软件的协调运行，是采用68000汇编语言编写成的。CD-RTOS用于协调应用程序和硬件设备，其结构主要由四部分组成： 系统相关库。库中含有用户所必需的库程序，如高级存取和数据同步程序，以及数学函数、I/O和其他程序，这些程序最重要的是同步程序。 CD-RTOS核。它能够处理多任务，如任务控制、进程通信、存储器管理中断处理、系统服务请求、II/O调用、任务同步等，是CD-I的心脏。 管理程序。管理程序主要包括光盘文件管理模块（CD-FM）、用户通信管理模块

16、（UCM）、非易失RAM文件管理模块（NRF）、流式文件管理模块（PFM）。这些管理程序支持CD-I视频处理设备、定位设备、CD-I音频处理设备，以及盘的I/O和确定盘的最佳存取方案。这些程序的上层是和硬件无关的，而下层是和各种设备驱动程序相连接。 设备驱动程序。设备驱动程序包括键盘、定位设备、音频子系统、视频子系统、光盘播放机等驱动程序。目前，智能手机的操作系统主要有Symbian、Windows Mobile、PALM、BlackBerry、linux。而全球智能手机中使用最多的是Symbian操作系统。 Symbian操作系统是由摩托罗拉、西门子、诺基亚等几家大型移动通信设备商共同研发的

17、。它的特点主要表现在通信方面较有优势，占有系统资源不大，耗电量也相对较小，占用机器的储存空间也较少，但在掌上电脑功能方面则表现较为逊色，功能也没那么丰富，而且第三方支持的软件并不是非常多。 Windows Mobile系列操作系统是在微软计算机的Windows操作系统上变化而来的，功能强大，多数具备了音频、视频文件播放、上网冲浪、MSN聊天、电子邮件收发、内置数码摄像头等功能。Windows Mobile系列操作系统包括Pocket PC、SmartPhone以及Pocket PC Phone三大平台体系。Pocket PC主要用于不具备手机功能的掌上电脑，而SmartPhone和Pocket

18、 PC Phone则主要为智能手机提供操作系统。 PALM是3Com公司开发的一种32位的嵌入式操作系统，基于PALM操作系统编写的应用程序所占的空间很小，通常只有几十KB，所以基于PALM操作系统的掌上电脑虽然只有几兆内存却可以运行众多的应用程序。 黑莓（BlackBerry）是美国市场占有率第一的智能手机，这得益于它的制造商RIM（Research in Motion）较早地进入移动市场并且开发出适应美国市场的邮件系统。因为BlackBerry的宽大的屏幕和便于输入的QWERTY键盘，所以BlackBerry一直是移动电邮的“巨无霸”。 目前采用Linux操作系统的手机越来越多，该系统具有

19、稳定、可靠、安全等优点，有强大的网络功能，Linux手机操作系统可实现WWW、FTP、DNS、DHCP、E-mail等服务。不过几乎每一部手机的操作系统都是厂家自己开发的，Linux并没有一个统一的平台。但值得注意的是，近期有厂商推出了GreenPhone的概念，也就是提供一个统一的Linux软件平台，然后再由手机制造商添加具体的特性，这已经较接近完整的手机操作系统。多媒体支持工具软件是集成处理和统一管理文本、图形、静态图像、视频图像、动画、声音等多种媒体信息的一套编辑、制作工具，也称多媒体开发平台。在多媒体应用设计过程的选题、设计、准备数据、集成、测试及发行各阶段中，工具软件实际上是指在集成

20、阶段所使用的工具。多媒体创作工具产生的初衷是为不懂编程的应用人员制作多媒体应用软件提供一种简单便利的工具。它不仅提供各种媒体组合功能，还提供各种媒体对象显示顺序和导航结构，从而简化程序设计过程。目前，常用的多媒体支持工具软件包括以下3类。多媒体素材制作是专业人员在多媒体操作系统之上开发的帮助用户进行多种媒体数据准备的软件。它包括用于文字特效的软件，如Word（艺术字）、Ulead COOL 3D；用来音频处理的软件，如GoldWave、SoundEdit；进行图形图像处理软件，如Photoshop、CorelDraw等；用于二维和三维动画制作的软件，如Flash、3D MAX等；以及用于视频编

21、辑和处理的软件，如Adobe Premerer和MediaStudio Pro等。多媒体著作工具是利用编程语言调用多媒体硬件开发工具和函数库来实现的，它作为一种高级的软件程序或命令集合，能够将图形、文本、动画、声音和视频等不同类型的信息等组合在一起，并进一步提供一个导向结构，使多媒体系统的设计者具有一个良好的集成环境，帮助设计者可以将各种内容与各种不同功能结合在一起，组成一个结构完整的系统。有了这种著作工具，即使没有计算机专业知识的使用者，也能很直观地编排出多媒体作品，这样就可以使得多媒体应用软件的开发人员把更多的精力集中放在主题的表达、交互特性的设计和用户界面设计等方面。常用的著作工具软件有

22、Authorware、Frontpage、Powerpoint、Windows Movie Maker等。多媒体编程语言可用来直接开发多媒体应用软件，但对开发人员的编程能力要求较高，程序使多媒体产品具有明显的灵活性。常用的多媒体编程语言有Visual Basic、Visual C+及Delphi等，这些高级程序设计语言是通过一组叫做“控件”的程序模块完成多媒体素材的连接、调用和交互性程序的制作。多媒体应用软件是在多媒体硬件平台上利用多媒体开发工具设计开发的面向应用领域的软件系统。它是各种领域的开发人员利用多媒体开发工具软件和开发语言形成最终的多媒体产品，是直接面向用户的。多媒体应用系统涉及的主

23、要领域有教育系统、电子出版、音像、各种信息系统、影视特技等。目前多媒体应用软件种类很多，既有可以广泛使用的公共型应用支持软件，如多媒体数据库系统等，该内容将在后面讲节介绍，也有不需要进行二次开发的各种应用软件，下面将作简单介绍。 WinRAR：是32位Windows版本的RAR压缩和解压文件管理器软件。它支持鼠标拖放及外壳扩展，使用新的压缩和加密算法，压缩率得到提高，而资源占用相对较少，并可针对不同的需要保存不同的压缩配置。WinRAR完全支持RAR和ZIP压缩包。 BADAK：是在Windows操作系统下使用的视频压缩工具，用mencoder做核心，具有相当高的压缩比，同时压缩速度快、核心功

24、能强劲，它的无失真压缩、压缩格式技术已被诸多多媒体播放器所采用，虽然设置功能多，但上手简单，不占用系统资源。另外还支持批量压缩，对于高清格式影片越来越普及，高清影片体积非常大，要进行一些必要的压缩，以节省空间。BADAK 2008支持MPEG、MPEG 4、WMV以及部分RM转换，但某些编码格式，如RM、QuickTime MOV会要求相应的编码器。 Windows Media Player：Windows Media Player是Microsoft公司开发的媒体播放软件。它提供最广泛、最具可操作性、最方便的多媒体内容。其可以播放的文件类型包括Windows Media、ASF、MPEG-1

25、、MPEG-2、WAV、AVI、MIDI、VOD、AU、MP3文件等。可通过使用Windows Media Player播放器进行播放控制、多媒体文件的查找和管理、连接到Internet进行节目的添加等。 影音风暴：影音风暴（MYMPC）是一款全能媒体播放器，提供对各种流行的影音文件和流媒体的全面支持，包括DVDRip、Real、QuickTime、MPEG-2、MPEG-4、ratDVD、AC3/DTS、VP3/6/7、Indeo、XVD、Theora、OGG/OGM、Matroska、APE、FLAC、TTA、AAC、MPC、Voxware、3GP/AMR、TTL2、字幕等。配合最新版本的

26、Windows Media Player可完成大多数流行影音文件、流媒体等的播放，影音风暴（MYMPC）是一款纯绿色软件，不需要安装各种插件就可以方便快捷地使用。图片浏览器除了可以浏览图片之外，还可以实现各种图像处理，如图片裁减、色彩和背景处理、图像批处理等，所以图片浏览器实际上不仅仅只是图像浏览工具而是一款专用的图像处理工具。常用的图片浏览器和图像处理软件包括ACDSee、Photoshop、光影魔术手（nEO iMAGING）等。ACDSee 9.0作为数字图像处理软件，以其快速的图像浏览能力、简易便捷的操作、对系统资源占用少而得到大家的喜爱，它能够轻松处理数码影像，如去除红眼、剪切图像、

27、锐化、浮雕特效、曝光调整、旋转、镜像等，还能进行批量处理。目前通过ACDSee可浏览的图片格式大约有40余种，如BNP、GIF、DCE、IFF、JPEG、PCD、TIFF和WMF等。传统的数据库管理系统以处理文字为主，而对于非结构化的多媒体数据显得力不从心，在这种情况下，多媒体数据库则从数据模型入手，建立了全新的通用多媒体数据库管理系统，它的关键技术包括多媒体数据模型、数据的压缩和解压缩、多媒体数据的存储管理、存取和查找方法、用户界面、分布式数据库技术等。目前新推出的数据库都支持多媒体信息，多媒体数据库的基本要求是管理图形图像、声音等多媒体信息，具有分布式特性并提供多媒体数据管理的工具。随着网

28、络教育的普及，以及网络教育在学生和生活中表现出的特点和优势，网络多媒体教学已成为必不可少的形式；由于网络带宽和传输速度的改善，视频点播、可视电话、网络视频会议以更方便的形式提供更全面的服务，缩小了空间上的限制；虚拟现实软件是建立Internet上的三维交互式多媒体系统，它在城市规划、军事模拟、古建筑复原等方面给人们提供身临其境的感觉。这些网络多媒体应用软件极大地改变了我们的生活、学习和工作。2.2.1 光存储设备2.2.2 移动存储设备2.2.3 网络存储模式多媒体信息的数据量非常大，即使经过各种压缩技术支持，仍然占用巨大的存储空间，光学存储技术因其容量大、可靠性好、存储成本低廉等特点，越来越

29、受世人注目。目前应用最广泛的光存储设备当属CD-ROM，几乎已经成为个人电脑的标准配置，随着介质及设备价格的快速下降，CD-R/CD-RW的发展也非常快速，将逐步取代CD-ROM的地位，而在光存储设备中最引人注目的是DVD-ROM，尤其是可擦写的DVD-RAM，尽管由于标准及版权等问题的困扰，使DVD的发展和应用受到一些影响，但DVD依然是最受关注也最具发展前途的光存储设备。1光存储技术基础2光存储设备的技术指标3光存储设备的类型无论是CD光盘、DVD光盘等光存储介质，都是以二进制数据的形式来存储信息。当在这些光盘上储存数据，需要借助激光把电脑中保存的二进制数据用数据模式刻在扁平、具有反射能力

30、的盘片上。为了识别数据，定义光盘上激光刻出的小坑代表二进制的“1”，而空白处代表二进制的“0”。通常DVD盘的记录凹坑比CD-ROM更小，且螺旋储存凹坑之间的距离也更小。DVD存放数据信息的坑点非常小且非常紧密，最小凹坑长度仅为0.4m，每个坑点间的距离只是CD-ROM的50%，并且轨距只有0.74m，所以DVD光盘的存储容量及读写速度比CD光盘更大、更快。光盘是不能独立工作的，需要光盘驱动器配合工作。光盘驱动器就是我们平常所说的光驱，是用来读取光盘信息的设备。光盘驱动器通常有CD-ROM驱动器、CD-RW驱动器、DVD-ROM驱动器、Combo和DVD刻录机等。CD-ROM又称为致密盘只读存

31、储器，是一种只读的光存储介质；CD-RW是可重复读、写的光盘驱动器；DVD-ROM是一种可以读取DVD的光驱，除了兼容DVD-ROM、DVD-Video、DVD-R、CD-ROM等常见的格式外，对于CD-R/RW、CD-I、Video-CD、CD-G等都能很好的支持。COMBO（康宝）光驱就是集CDROM、DVDROM、CD-RW三位一体的一种光存储设备，最初它是被用在高端的笔记本电脑上的；而DVD刻录机除了集合Combo的所有功能外，还多了DVD-R/RW、DVD+R/RW、DVDR的刻录功能，但其读盘性能与速度一直是技术上的瓶颈。此外，光驱还分内置光驱和外置光驱两种，它们在功能上没有什么差

32、别，主要的分别在于外置光驱比内置光驱方便移动，但外置光驱的价格比内置式贵很多。一般通过以下几个技术指标来衡量光存储设备的性能。（1）存储容量存储容量是指存储在光盘中的信息量，它是常用和重要的性能指标，一般选用的光盘的格式不同，存储容量也不尽相同。（2）传输速率数据传输速率是指每秒能读取的数据量。我们通常用倍速来描述光驱的数据传输速率。在最初制定CD-ROM标准时，把150kB/s的传输率定为标准，后来驱动器的传输速率越来越快，出现了4倍速、8倍速，直至现在的48倍速甚至更高。32倍速驱动器理论上是指传输速率应该是：150 32 = 4 800kB/s，当然在实际的情况下是达不到这么高的。（3）

33、缓存容量缓存容量是光驱内部的存储区，它能减少读盘次数，提高数据传输率。现在大多数光驱的缓冲区为2MB。（4）平均寻道时间平均寻道时间是指激光头从原来位置移到新位置并开始读取数据所花费的平均时间，显然，平均寻道时间越短，光驱的性能就越好。（5）接口标准与规范光驱按安装方式分为内置、外置两种，其中内置光驱常用的接口标准有IDE接口、SCSI接口；外置光驱的接口标准有SCSI接口、并行接口、IEEE1394接口及目前最常使用的USB接口等。如果没有特殊要求，建议选择价格便宜的IDE接口光驱即可，因为使用SCSI接口的光驱还得配买一块相应的SCSI卡。现在主机均带有USB接口，而作为外置式光储设备的接

34、口，USB接口相当灵活，而且不必再为接口增加额外的设备，减少投入。（1）CD光盘（2）VCD光盘（3）DVD光盘（4）BD光盘（5）HD DVD光盘CD（Compact Disc）是小型、紧凑的盘片。CD光盘的外径为120mm、厚度为1.2mm。CD盘片上的信息是通过光盘上的细小坑点来进行存储的，并由这些不同时间长度的坑点和坑点之间的平面组成了一个由里向外的螺旋轨迹。当激光光束扫描这些坑点和坑点之间的平面组成的轨迹时，由于反射的程度不同，产生了计算机里面的0和1，通过将通道码还原之后，就得到了所要的数据。一张刻满信息的CD光盘其播放时间约为74分钟，展开的螺旋轨迹长度可接近6km。由于CD盘片

35、是单面的，其中一面专门用来印刷标签，另一面用来存储数据。在读取过程中，激光束必须穿过透明衬底才能到达凹坑，读取数据，因此，盘片上存储数据的那一面表面上的任何污痕都会影响数据的读出性能。自20世纪80年代初，CD光盘从音响领域跨入计算机领域之后，CD光盘的技术与应用发生了很大的变化。CD产品中的主要是CD-ROM。近几年CD光盘存储器的技术得到了迅速发展，在性能方面实现了大幅度的提升，存储容量也取得了很大成功。光盘机的产品形式除了单驱动器结构之外，还出现了可以自动换盘的光盘库（又称自动换盘机）。常见的小型CD-ROM盘库可放入6张CD盘，大型的CD-ROM盘库可放200多张CD盘，当实现联机自动

36、检索系统时，该系统非常适用。CD光盘最早的应用是用来存储数字化的高保真立体声音乐，所制定的标准称为CD-DA（Compact Disc-Digital Audio）标准，又叫红皮书标准。随后，CD光盘用来作为计算机的只读存储器使用，为此而制定的标准叫做CD-ROM标准，也就是我们常说的黄皮书标准。随着CD光盘应用的发展，用于规定记录各种媒体（如文本、声音、视频等）的数据格式和编码方法的标准和规范也不断出现，例如CD-I（绿皮书）、CD ROM/XA、Video CD（白皮书）、Photo CD、CD-R（桔皮书）等，它们相互之间有着密切的关联，但又互有区别，各有其不同的适用范围。VCD（Vid

37、eo Compact Disc）是影音光盘或视频压缩光盘。VCD采用MPEG-1技术将影片数字化，在音质上可以达到立体声的取样频率（44.1kHz，16位）；在图像分辨率上采用PAL制式（352 288像素）和NTSC制式（352 240像素）；可全屏幕动态播放；播放时间约74分钟；增加交互式菜单功能；可随意选择播放片段。VCD中的视频部分采用MPEG-1压缩编码，音频部分采用MPEG 1/2 Layer 2（MP2）编码，整个视频质量和VHS录像带相当。VCD的标准是由索尼、飞利浦、JVC、松下等电器生产厂商联合于1993年制定的，属于数字光盘的白皮书标准，盘上的声音和电视图像都是以数字的形

38、式表示的。该标准描述了一个使用CD格式和MPEG-1标准的数字电视存储格式。另外，VCD标准在CD-Bridge规格和ISO 9660文件结构基础上定义了完整的文件系统，这就使VCD节目能够在CD-ROM、CD-I和VCD播放机上播放。SVCD（Super Video Compact Disc）是VCD的改进标准，它采用MPEG-2压缩形式，使用可变压缩率来获得较好的视频质量超级VCD光盘。SVCD可在SVCD播放机、CD-ROM驱动器、DVD驱动器、DVD播放机等相关设备上完美播放，支持高分辨率的全屏幕视频画面。SVCD在视频质量上优于VCD，次于DVD。SVCD可以使用普通CD在刻录机上刻

39、录，可被大多数刻录软件支持，刻录之后可以在大多数的播放机或驱动器中进行播放。DVD（Digital Video Disc）称作数字通用光盘，是CD /VCD的后继产品。其影院级的音像效果支持多语音、多字幕、多视角及强大的交互功能，将视听享受带到非VCD所能比拟的层次。DVD光盘与CD-ROM光盘的外观很相似，直径为120mm、厚度为1.2mm，它是由两层基底组成，每片基底的厚度均为0.6mm。CD的最小凹槽长度为0.834m，道间距为1.6m，采用波长为780nm790nm的红外激光器读取数据，而DVD的最小凹槽长度仅为0.4m，道间距为0.74m，采用波长为635nm650nm的红外激光器读

40、取数据。由于基片上的凹槽更细、道间距更小，所以数据存储量比CD-ROM大得多。DVD的存储方式主要有两种，即单面存储和双面存储，按照单/双面和单/双层不同结构的分类组合，DVD光盘的物理结构分为了单面单层、单面双层、双面单层和双面双层四种。单面单层（DVD-5）的存储容量约为4.7GB，该格式的DVD影碟把所有资料存放在一面DVD碟片上，另一面印上影片的资料作封面；单面双层（DVD-9）的存储容量约为8.5GB，该格式的DVD光盘虽然只有一面可读，但由于采用两层结构，播放时激光头由盘片的圆芯开始向外圆周读，当读完第一层后，激光头会自动调整焦距穿透第一层到第二层去读，相比之下存储空间有所提升。双

41、面单层（DVD-10）的存储容量约为9.4GB，是在两面都同时存放资料，在观看该种格式盘片时，要翻转盘片才能继续观看。双面双层（DVD-18）的存储容量约为17GB，其采用两面四层的空间去记录数据，能把压缩率减到最低，效果也最为突出。一般市面上出售的DVD的包装上都注明了DVD的格式，常见的有D9、D5等。通常DVD有五种格式，即DVD-Video（又可分为电影格式及个人计算机格式）、DVD-ROM、DVD-R、DVD-RAM、DVD-Audio。 DVD-Video用于观看电影和其他可视娱乐。如果采用双面且每面又有双层，总容量可达17GB。 DVD-ROM基本技术与DVD-Video相同，它

42、包含与计算机友好的文件格式。主要用于存储数据。 DVD-R称为一次性写入式DVD刻录格式，其容量是4.7GB。包括用于专业创作和供一般用户使用的两个版本，即DVD-R（G）和DVD-R（A），其中DVD-R（G）主要是针对家庭和办公用户用于记录不连续的存档文件，并且采用了防止拷贝技术，是由DVD论坛于2000年制定的统一标准。 DVD-RAM采用相变记录方式实现数据的多次读写的光盘，可以复写10万次以上。但DVD-RAM盘片易碎，不易保持数据的完整性，不能在DVD播放机或DVD-ROM驱动器上使用。 DVD-Audio是DVD的音频格式，它可以采用杜比数字或DTS规格。DVD-Audio需要专

43、用的播放机或者能兼容DVD-Audio的DVD播放机播放。蓝光盘（Blue-ray Disc，BD）又称蓝光DVD，是一种可读写的新型大容量专业光盘，它利用波长较短（405nm）的蓝色激光读取和写入数据，而传统DVD需要光头发出红色激光（波长为650nm）来读取或写入数据。蓝光DVD盘片的轨道间距减小至0.32mm，仅仅是当前红光DVD盘片的一半，其记录单元凹槽（或化学物质相变单元）的最小直径是0.14mm，也远比红光DVD盘片的0.4mm凹槽小得多。相对来说波长越短的激光，能够在单位面积上记录或读取更多的信息，而小的轨道间距和相对短直径的凹槽提高了读写的速率。蓝光DVD单面单层盘片的存储容量

44、被定义为23.3GB、25GB和27GB，就像传统的红光DVD盘片一样，蓝光DVD同样还可以做成单面双层、双面双层。总的来说蓝光极大地提高了光盘的存储容量，数据的读写速率达到72Mbit/s，如果使用双光头读写，读写速率可达到144Mbit/s，如此大的光盘容量与读写速度完全可以实现高质量，长时间记录的要求。但由于蓝光DVD和当前的DVD格式不兼容，直接加大了厂商过渡到蓝光DVD生产环境的成本投入，因此将延迟了蓝光成为下一代DVD标准的进程。HD DVD（High Definition DVD）是一种数字光储存格式，现已发展成为高清DVD标准之一。HD DVD由东芝、NEC、三洋公司共同推广，

45、最近Microsoft、HP、Intel公司也加入HD DVD阵营。HD DVD盘片是与CD盘片大小（直径为120mm）相同的光学数字储存媒介，使用405nm波长的蓝光。HD DVD单层容量为15GB，双层容量为30GB。原本东芝公司已经加入蓝光阵营，而后退出蓝光阵营联合NEC公司开发AOD（Advanced Optical Disk）光盘，并且得到DVD-Forum的鼎力支持。由东芝和NEC公司联合推出的AOD技术相比于蓝色激光最大的优势就在于能够兼容当前的DVD，并且在生产难度方面也要比蓝光DVD低得多。1存储卡2移动硬盘3闪盘（1）Multi Media Card卡（MMC卡）（2）Co

46、mpact Flash卡（CF卡）（3）Secure Digital Card卡（SD卡）（4）Memory Stick（记忆棒）（5）xD-Picture Card（xD卡）MMC从字面上理解就是多媒体卡，是由美国SANDISK公司和德国西门子公司于1997年共同开发的一种多功能存储卡，可用于手机、数码相机及MP3等多种数码产品。它具有体积小、重量轻的特点，外形尺寸是32mm 24mm 1.4mm，重量在2克以下，并且耐冲击，可反复进行读写记录30万次。目前三星公司发布了一系列大容量的MMC卡，包含1GB、2GB、4GB和8GB，主要用于数码摄像机、MP3和数码相机等。CF卡是由SanDis

47、k公司于1994年成功研制，CF卡具有可永久保存数据、无需电源、速度快、价格低于其他类型的存储卡等诸多优点。常见的CF卡有CF Type I/CF Type II两种规格，因为CF存储卡的插槽可以向下兼容，Type II插槽不仅可以使用Type II型卡，也可以使用Type I卡，由于厚度的原因，Type I插槽只能使用TypeI型卡。目前使用较多的CF闪存卡多数是CF Type I型卡。CF卡具有PCMCIA-ATA功能，有优良的兼容特性，在内置控制器的帮助下可方便地联接到各种计算机系统。CF卡主要在佳能、柯达、尼康等数码相机上使用。SD卡就是安全数码卡，由松下、东芝和美国SANDISK公司

48、共同开发研制的，具有大容量、高性能、安全等特点的多功能存储卡。它比MMC卡多了一个进行数据著作权保护的暗号认证功能（SDMI规格），这对于防止数据的误删除以及更好地保护知识产权都具有不容忽视的作用。SD卡作为一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，它被广泛地用于便携式装置上，如数码相机、数码摄录机、手提电话、个人数码助理（PDA）和多媒体播放器。SD卡外形尺寸为32mm 24mm 2.1mm，比MMC卡略厚一点，容量则要大许多，此卡的读写速度明显优于MMC卡。SD卡的技术是基于MultiMedia卡（MMC）格式上发展而来，所以SD卡完全兼容MMC卡，这更让人们相信SD卡是MMC的升级版。记

49、忆棒是由索尼公司推出的数码存储卡，采用了单一平面的10针独立针槽设计，易于从插槽中插拔而不易损坏。从规格上看记忆棒有普通棒、高速棒（Memory Stick Pro）和短棒（Memory Stick DUO）三种，其中普通棒和高速棒的外型尺寸同为50mm 21mm 2.8mm，不同之处在于高速棒在存储卡中加入了MagicGate版权保护技术，拥有更高的读写速度，存储容量上限也有所提升。而短棒将记忆棒的体积进一步缩减，长度约为普通棒的1/2，通过一个适配器，可以像普通棒一样使用，长棒不能在短棒的机型上使用。记忆棒目前主要应用于索尼家族的数码相机、MP3、DV、电子玩具、PDA等产品。xD卡是富士

50、胶片和奥林巴斯公司合研制并且在2002年7月发布的一种专为数码相机使用的小型存储卡，采用单面18针设计，外型尺寸仅有20mm 25mm 1.7mm，是目前体积较小的一种存储卡。xD卡在诞生的初期就属于速度较快的一种存储卡，其读取速度可以达到5MB/s，写入速度也可以达到3MB/s。但由于其价格较高没被普及，相对于其他三种存储卡（CF卡、SD卡和记忆棒）的不断高速化，xD卡在这方面的进步显得较为缓慢。xD卡的理论最大容量可达8GB，目前市场上见到的xD卡有128MB、256MB、1GB、2GB等不同的容量规格。移动硬盘是以硬盘为存储介质的强调便携性的存储设备。目前市场上绝大多数的移动硬盘都是以标

51、准硬盘为基础的，而只有很少部分的是以微型硬盘（1.8英寸硬盘等）为基础。移动硬盘的容量同样是以MB（兆）和GB（千兆）为单位的，移动硬盘存储介质是指移动硬盘内部所采用硬盘介制的类型，目前移动硬盘内部所采用的硬盘类型可分为1.8英寸、2.5英寸和3.5英寸三种。1.8英寸微型硬盘是针对笔记本设计的，抗震效果良好，而且尺寸、重量也是三者中最小的，但其价格还处于较高的层次，主要适合于特殊需要的用户，它的容量也比较小，一般1.8英寸移动硬盘的存储容量有20GB、40GB、60GB、80GB。2.5英寸笔记本硬盘则是专门为笔记本设计的，在防震方面也有专门的设计，抗震性能不错，尺寸、重量都较小，是目前移动

52、硬盘中应用较多的一种。2.5英寸硬盘的存储容量有40GB、80GB、120GB、160GB、250GB、320GB。3.5英寸硬盘专门应用于台式机系统，是三种硬盘中尺寸最大、重量最大的一个。而且因为是设计给台式机使用，对于防震方面并没有特殊的设计，此类产品应用于移动硬盘内部，一定程度上降低了数据的安全性，而且携带也不大方便，不过在价格和容量方面还具备一定的优势。3.5英寸硬盘主要由250GB、320GB、500GB、750GB、1TB（1TB=1000GB）组成。随着技术的发展，更大容量的移动硬盘还将不断推出。目前常用的移动硬盘特点如下。（1）容量大移动硬盘可以提供相当大的存储容量，是种较具性

53、价比的移动存储产品，能在用户可以接受的价格范围内，提供给用户较大的存储容量和不错的便携性。（2）数据传输速率高移动硬盘大多采用USB、IEEE 1394接口，能提供较高的数据传输速度。（3）可靠性高数据安全一直是移动存储用户最为关心的问题，也是人们衡量该类产品性能好坏的一个重要标准。移动硬盘多采用硅氧盘片。这是一种比铝、磁更为坚固耐用的盘片材质，并且具有更大的存储量和更好的可靠性，提高了数据的完整性。（4）使用方便对于具有USB接口的移动硬盘，因为现在的PC基本都配备了USB功能，使用USB设备时在大多数版本的Windows操作系统中都可以不需要安装驱动程序，具有真正的“即插即用”特性，所以使

54、用起来灵活方便。闪盘就是我们常说的U盘，是采用USB接口和闪存（Flash Memory）技术结合的方便携带外观精美时尚的移动存储器。闪盘是以闪存为介质，所以具有可多次擦写、速度快而且防磁、防震、防潮的优点。闪盘一般包括闪存、控制芯片和外壳。闪盘采用流行的USB接口，体积只有大拇指大小，重量约20克，不用驱动器，无需外接电源，即插即用，实现了在不同电脑之间进行文件交流，存储容量目前从1GB16GB不等，满足不同的需求。最初的闪存盘出现在1999年，以朗科公司的产品为代表，当初不仅价格高，功能也很简单，且当时操作系统以Windows 98为主，所以在使用闪盘时需要安装驱动。随着Flash Mem

55、ory的产量逐年提升价格下降，众多厂商纷纷开发各种功能，诸如无驱、加密、写保护等，在价格不断下降的同时，使用变得更加方便。在多媒体数据中，除了图片、文本、声音、动画等数据信息，还包括数据量庞大的视频影像信号，尽管目前视频影像信号采用了如MPGEI、MPEGII、MPEG4等国际压缩标准进行了压缩处理，但对存储器的容量要求仍然在不断的增加；同时随着Internet/Intranet以及相关的各种网络应用飞速发展，通过网络进行传输的信息量也在不断膨胀，如果涉及到视频会议、视频邮件、视频点播、交互式数字电视等多媒体技术，对服务器中存储系统的性能要求就会更高。因此，视/音频数据的存储和获取模式直接影响

56、视频信息系统的性能。这就要求存放信息的服务器的存储器必须容量大且有良好的物理结构和逻辑结构，以保证磁盘的有效利用和快速存取。传统的存储体系都是以服务器为中心的客户机/服务器（Clent/Server）存储结构。各种存储设备通过如IDE或SCSI等I/O总线接口与服务器相连。客户机的数据访问必须通过服务器，然后经过其I/O总线访问相应的存储设备，服务器实际上起到一种存储转发的作用。当客户连接数增多时，I/O总线将会成为一个潜在的瓶颈，并且会影响到服务器本身功能，严重情况下甚至会导致系统的崩溃。一旦主服务器出现故障，存放在服务器上的信息资源也将会损坏或丢失，所以这种方式已不能适应来自应用的越来越高

57、的要求。很多用户已经从以服务器中心模式转换为以数据为中心的存储模式，将数据的管理与访问分离，来消除服务器的负载瓶颈，这种以数据为中心的存储模式导致了网络存储技术的飞速发展。通过将存储设备直接连接到网络上，用户可通过网络共享网络存储设备中的数据，从而获得更高的共享效率和更低的存储成本。传统的网络存储设备都是将RAID硬盘阵列直接连接到网络系统的服务器上，这种形式的网络存储结构称为DAS（Direct Attached Storage），即直接附加存储，在DAS中依赖服务器主机操作系统进行数据的I/O读写和存储维护管理，数据备份和恢复要求占用服务器主机资源，局域网上的DAS结构如图2-4所示。1网

58、络附加存储（NAS）2存储区域网络（SAN）3IP存储技术网络附加存储（Network Attached Storage，NAS）是将存储设备通过标准的网络拓扑结构（例如以太网）连接到一群计算机上。它通信时使用UNIX环境下的网络文件系统（Network File System，NFS）、微软Windows环境下的公共互联网文件系统（Common Internet File System，CIFS）、FTP、HTTP以及其他联网协议。一个NAS包括处理器、文件服务管理模块和多个的硬盘驱动器用于数据的存储。NAS可以应用在任何的网络环境当中。主服务器和客户端可以非常方便地在NAS上存取任意格式的

59、文件，包括SMB格式、NFS格式和CIFS格式等。NAS系统可以根据服务器或者客户端计算机发出的指令完成对内在文件的管理。一个NAS设备是典型的尖端的、高性能、高通信速度、单一目的机器或者组件。NAS设备被优化而独立出来，满足那些操作系统和集成硬软件对存储的特定需要。可以把它们想象成为满足存储需要的一种即插即用设备。系统被简化成以尽可能快地处理特定需要。对于那些混合了客户机、服务器以及操作，可以处理诸如Web高速缓存和代理服务器、防火墙、音视频流、磁带备份和具有文件服务的数据存储等任务的服务网络来说，NAS设备非常适合。NAS设备可以是通过SCSI或光纤通道接口集成的存储系统，如磁盘阵列、大容

60、量的磁带库和光盘塔，直接通过LAN接口连入信息通信网络。它使用TCP/IP之类的信息通信协议，存储系统在客户机/服务器结构关系中相当于一个服务器。与传统的通用服务器不同，NAS专用服务器能在不增加复杂度和管理开销、降低可靠性的基础上，使网络的存储容量增加，具有非常好的可扩展性（Scalability）。由于不需要服务器提供更多的硬件及服务，使服务器的可靠性和I/O性能大大提高，能充分利用可得到的网络带宽，有较大的数据吞吐量。现在的NAS采用以数据为中心的网络模式，可以在数分钟之内在网络上增加急需的存储量而不必中断网络的工作。NAS的设备作为节点直接连接在网络上，它可作为一个驱动器或通过浏览器被